(一)產(chǎn)品概述
1.磁傳感器的定義和分類
磁傳感器是一種能夠?qū)⒋艌?chǎng)的大小與變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。本報(bào)告涉及的磁傳感器均為基于硅上工藝的傳感器,按原理分為霍爾(Hall)傳感器和磁阻傳感器兩類。
霍爾傳感器主要利用霍爾效應(yīng),即當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過半導(dǎo)體時(shí),垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生附加電場(chǎng),從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差,來檢測(cè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
霍爾傳感器分類如下:
不同技術(shù)的磁傳感器部分技術(shù)參數(shù)如下:
2.技術(shù)及趨勢(shì)
霍爾技術(shù)于上世紀(jì)50年代開始發(fā)展,首個(gè)霍爾傳感器于1960年代問世。隨著CMOS等集成電路工藝的發(fā)展,霍爾傳感器以其原理簡(jiǎn)單和制造成本低的優(yōu)勢(shì),快速成為低成本磁場(chǎng)感測(cè)的主流傳感器,目前已成為市場(chǎng)上份額最大的磁傳感器芯片,在中國(guó)市場(chǎng)占有約69%的份額。但霍爾傳感器在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些缺點(diǎn),例如需要集成聚磁環(huán)結(jié)構(gòu)來改變感應(yīng)方向等。在此背景下,基于磁阻效應(yīng)的磁傳感器逐漸受到關(guān)注。
磁阻效應(yīng)早在1857年就被發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證,但受限于薄膜技術(shù)的發(fā)展,其商業(yè)化進(jìn)展相對(duì)滯后。隨著IBM突破磁性薄膜技術(shù)的量產(chǎn)門檻,AMR傳感器得以成為最早商業(yè)化的磁阻傳感器,也是目前應(yīng)用最為廣泛的磁阻傳感器,檢測(cè)頻率、檢測(cè)精度以及信噪比等指標(biāo)均優(yōu)于霍爾傳感器。1988年GMR原理被首次發(fā)現(xiàn),后續(xù)由IBM推出了首顆GMR傳感器芯片并應(yīng)用于硬盤磁頭;2014年,TDK推出了世界首款TMR傳感器,同樣應(yīng)用于硬盤磁頭。
綜上,霍爾傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器和TMR傳感器都是磁傳感器中的代表性產(chǎn)品,具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),在實(shí)際應(yīng)用中往往根據(jù)需求進(jìn)行綜合考量。霍爾傳感器目前仍在實(shí)際應(yīng)用中占據(jù)最高市場(chǎng)份額,AMR、GMR、TMR等磁阻傳感器憑借高靈敏度等特點(diǎn),預(yù)計(jì)將在未來得到進(jìn)一步發(fā)展和推廣,但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在許多亟需攻克的技術(shù)難點(diǎn)。
測(cè)量原理及應(yīng)用場(chǎng)合如下:
(二)中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)分析
1.市場(chǎng)規(guī)模和增長(zhǎng)趨勢(shì)
中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)在過去幾年中一直保持著穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì),并且預(yù)計(jì)在未來幾年中也將繼續(xù)保持良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭??傮w而言,中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)以17.6%的CAGR從2022年的65.1億元增長(zhǎng)到2027年的146.2億元。
霍爾傳感器是中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)中占比最大的一類產(chǎn)品,其營(yíng)收在過去幾年中一直呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì),預(yù)計(jì)未來幾年中也將繼續(xù)保持良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。從2018年到2022年,霍爾磁傳感器的營(yíng)收增長(zhǎng)了50%,在2022年達(dá)到45.4億元。預(yù)計(jì)在2022年到2027年之間將以14.1%的CAGR繼續(xù)增長(zhǎng),至2027年達(dá)87.9億元。
磁傳感器芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,覆蓋汽車電子、消費(fèi)電子、醫(yī)療健康、智能安防等多個(gè)領(lǐng)域。下游領(lǐng)域需求的持續(xù)增長(zhǎng)推動(dòng)磁傳感器芯片市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。在2022年,汽車市場(chǎng)是中國(guó)最大的磁傳感器終端市場(chǎng),占據(jù)了總市場(chǎng)的47%。其次是消費(fèi)市場(chǎng),占據(jù)了22%的市場(chǎng)份額。工業(yè)市場(chǎng)占據(jù)總市場(chǎng)的12%。其他市場(chǎng)占據(jù)19%的市場(chǎng)份額。
近年來,隨著新能源車的迅速發(fā)展,磁傳感器在汽車中的應(yīng)用也愈加廣泛。電池熱管理、電機(jī)控制、運(yùn)動(dòng)輔助等智能化、電氣化大趨勢(shì)下帶來的新增需求使得磁傳感器市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng)。在電池管理系統(tǒng)中,磁傳感器可用于電流測(cè)量,以確保電池的安全和性能。在電機(jī)控制中,磁傳感器可用于測(cè)量電機(jī)的位置和速度,以便控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。在制動(dòng)系統(tǒng)中,磁傳感器可用于測(cè)量制動(dòng)器的位置和速度,以確保制動(dòng)系統(tǒng)的安全和可靠性。在充電系統(tǒng)中,磁傳感器可用于測(cè)量充電樁中的電流,以確保充電過程的安全性和高效性。
未來汽車電子市場(chǎng)也將蓬勃發(fā)展,進(jìn)一步推動(dòng)磁傳感器市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)。磁傳感器在所有類型的動(dòng)力總成(內(nèi)燃機(jī)、混合動(dòng)力或電動(dòng))中的應(yīng)用預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)都會(huì)保持增長(zhǎng)。這主要是由于車身控制整體電氣化,線控技術(shù)逐漸開始取代傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù),磁傳感器的滲透率也隨之在不斷增加。2022年中國(guó)汽車用磁傳感器市場(chǎng)為30.6億元。未來,中國(guó)汽車用磁傳感器的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將以18%的增速增長(zhǎng),到2027年達(dá)70.0億元。
(2)消費(fèi)電子
2022年中國(guó)消費(fèi)電子市場(chǎng)中磁傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為14.3億元。預(yù)計(jì)磁傳感器的市場(chǎng)規(guī)模將以15.3%的增速增長(zhǎng),到2027年市場(chǎng)規(guī)模將突破29.2億元。其中,磁傳感器在智能手機(jī)和平板電腦中的應(yīng)用最為普遍。內(nèi)置的磁力計(jì)和加速度計(jì)可以精確檢測(cè)設(shè)備的方向和運(yùn)動(dòng),自動(dòng)調(diào)整屏幕方向,為用戶帶來更加智能化的用戶體驗(yàn)。此外,磁傳感器在洗衣機(jī)、烘干機(jī)等家用電器中也應(yīng)用廣泛,可以便捷地檢測(cè)門的開關(guān)狀態(tài)及機(jī)器的工作狀況。同時(shí),在電子游戲手柄和玩具等多種消費(fèi)市場(chǎng)中,磁傳感器也被廣泛運(yùn)用于實(shí)現(xiàn)姿態(tài)感應(yīng)和運(yùn)動(dòng)控制,創(chuàng)造更豐富的用戶交互體驗(yàn)??偟膩碚f,磁傳感器在消費(fèi)市場(chǎng)應(yīng)用多樣,為人們帶來更加智能化、便捷化的生活體驗(yàn)。
磁傳感器在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的市場(chǎng)空間廣闊,2022年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模約為7.8億元,預(yù)計(jì)將以19.5%的增速增長(zhǎng),到2027年達(dá)19.0億元。磁傳感器能夠提供精準(zhǔn)的位置和速度檢測(cè),從而幫助工業(yè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的自動(dòng)化控制。例如,在生產(chǎn)流水線上,磁傳感器可以被用于檢測(cè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài),幫助工人監(jiān)控機(jī)器的工作效率和故障情況,從而提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。此外,磁傳感器還可以被應(yīng)用于各種工業(yè)機(jī)器的位置檢測(cè),例如機(jī)械臂和自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。在這些應(yīng)用中,磁傳感器可以測(cè)量工具和設(shè)備的位置和方向,從而幫助機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備在生產(chǎn)和分配過程中更加準(zhǔn)確地執(zhí)行任務(wù)。
(4)醫(yī)療器械
磁傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域有多種應(yīng)用,如磁共振成像(MRI)技術(shù)需要使用大量的磁傳感器來測(cè)量磁場(chǎng),這些傳感器用于檢測(cè)磁場(chǎng)中的微小變化,從而生成詳細(xì)的圖像,幫助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷和治療。心臟起搏器同樣需要磁傳感器檢測(cè)心臟的活動(dòng),并將這些信息傳遞給控制器來控制心臟的跳動(dòng)。磁傳感器還可以用于檢測(cè)身體運(yùn)動(dòng)的變化,例如關(guān)節(jié)的彎曲和肌肉的收縮,用于幫助康復(fù)患者進(jìn)行特定的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,以加強(qiáng)肌肉和改善關(guān)節(jié)活動(dòng)度。
(5)安防監(jiān)控
磁傳感器在安防領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。由于磁傳感器不會(huì)直接接觸運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu),因此相較于電位器和簧片開關(guān)等機(jī)械傳感器,磁傳感器更加可靠和耐用,具體應(yīng)用包括:1)門窗的開關(guān)檢測(cè),一旦門窗被非法打開,傳感器會(huì)發(fā)出信號(hào)觸發(fā)警報(bào);2)當(dāng)安防攝像頭具備旋轉(zhuǎn)功能時(shí),磁傳感器可以用于檢測(cè)攝像頭的位置等。
(三)中國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析
1.市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局
2022年,中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)仍主要被國(guó)際企業(yè)占據(jù),但隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)的擠壓,國(guó)際企業(yè)整體市占率已經(jīng)由過去的超80%下降至73%。其中,Allegro是市場(chǎng)份額最大的國(guó)際磁傳感器企業(yè),市場(chǎng)份額達(dá)16%。其次是Infineon,市場(chǎng)份額為15%。AKM、TDK和Melexis分別占據(jù)10%、9%和9%的市場(chǎng)份額。
中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)前五大企業(yè) |
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排名 |
企業(yè) |
市場(chǎng)份額 |
1 |
Allegro |
16% |
2 |
Infineon |
15% |
3 |
AKM |
10% |
4 |
TDK |
9% |
5 |
Melexis |
9% |
矽??萍嫉拇艂鞲衅魇袌?chǎng)占有率約5%,占據(jù)本土企業(yè)中最大的市場(chǎng)份額。其次是燦瑞科技、美新半導(dǎo)體、賽卓電子和多維科技,市場(chǎng)份額分別為4%、4%、4%和3%。
中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)前五大本土企業(yè) |
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排名 |
企業(yè) |
市場(chǎng)份額 |
1 |
矽??萍?/p> |
5% |
2 |
燦瑞科技 |
4% |
3 |
美新半導(dǎo)體 |
4% |
4 |
賽卓電子 |
4% |
5 |
多維科技 |
3% |
2.本土企業(yè)簡(jiǎn)介
(1)矽??萍?/p>
上海矽??萍脊煞萦邢薰荆≦ST)成立于2012年,磁傳感器業(yè)務(wù)主要集中在地磁傳感器、磁編碼傳感器、磁開關(guān)傳感器,磁電流/線性傳感器等,應(yīng)用市場(chǎng)覆蓋智能家居、智能手機(jī)、智能穿戴、智能制造,汽車類電子、物聯(lián)網(wǎng)、AI等市場(chǎng)。近年來,矽??萍季劢蛊囀袌?chǎng),覆蓋電子換擋器,電子節(jié)氣門,EGR,油門踏板,車身高度,SAS,EPS電機(jī)位置等主流細(xì)分應(yīng)用,是目前國(guó)產(chǎn)汽車磁傳感器重要的供應(yīng)商。
(2)燦瑞科技
上海燦瑞科技股份有限公司成立于2005年,磁傳感器芯片營(yíng)收主要來自霍爾傳感器芯片。目前已應(yīng)用于格力、美的、海爾等智能家居品牌,漫步者和JBL等可穿戴設(shè)備品牌,??低暤戎悄馨卜榔放?,Danfoss、英威騰等工業(yè)設(shè)備品牌,小米,榮耀,三星等知名智能手機(jī)品牌的終端產(chǎn)品中。在汽車電子領(lǐng)域,其開關(guān)型磁傳感器芯片現(xiàn)已進(jìn)入新能源汽車整車廠商供應(yīng)鏈。
(3)美新半導(dǎo)體
美新半導(dǎo)體有限公司成立于1999年,在2006年將AMR磁傳感器引入智能手機(jī)市場(chǎng)。其AMR傳感器、霍爾開關(guān)等器件廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、醫(yī)療、可穿戴、智能家居、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
(4)賽卓電子
賽卓電子科技(上海)股份有限公司成立于2011年,產(chǎn)品主要為霍爾器件,包含速度傳感器芯片、位置傳感器芯片、電流傳感器芯片三大產(chǎn)品線。其開發(fā)的ABS輪速傳感器芯片、電子油門踏板位置傳感器芯片以及新能源汽車電流傳感器芯片等產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于汽車動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤及安全系統(tǒng)和車身及舒適系統(tǒng)等。
(5)多維科技
江蘇多維科技有限公司創(chuàng)立于2010年,是一家專注于磁阻(TMR/GMR/AMR)傳感器的制造商。多維科技除了為客戶提供成品磁傳感器芯片外,同時(shí)還可以為客戶提供定制化的磁傳感器設(shè)計(jì)、晶圓制造和測(cè)試服務(wù)。
(四)總結(jié)
近年來,汽車電子和工業(yè)領(lǐng)域的磁使用環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜和嚴(yán)苛,磁傳感器芯片需要在精度、靈敏度、溫度及穩(wěn)定性等方面滿足較高要求,同時(shí)還需要具備抗干擾能力以及高度的可靠性,這都給中國(guó)磁傳感器未來的增長(zhǎng)帶來新的動(dòng)能。由于汽車產(chǎn)業(yè)鏈“缺芯”、國(guó)產(chǎn)新能源車的快速發(fā)展以及政策推動(dòng)等原因,國(guó)產(chǎn)汽車磁傳感器芯片企業(yè)獲得了絕佳的供應(yīng)鏈導(dǎo)入和客戶驗(yàn)證機(jī)會(huì)。在工業(yè)市場(chǎng),隨著“中國(guó)制造2025”的提出,工業(yè)電機(jī)需求將在我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)大,進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)傳感器和工業(yè)傳感器芯片市場(chǎng)的增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)磁傳感器芯片企業(yè)的市場(chǎng)占有率將進(jìn)一步提升。